一種新型折角塞門氣密性檢測系統的制作與應用

張家友，申愛平

（中車貴陽車輛有限公司，貴州貴陽 550017）

1 技術背景

折角塞門是鐵路貨車車廂與車廂之間主管氣路連接的開關器件，列車運行過程中通過壓縮空氣進行制動，壓縮空氣由火車頭的空壓機提供，通過列車主管將壓縮空氣傳送到每節車廂。每節車廂有一個列車主管開關，即“折角塞門”，只有將折角塞門打開，壓縮空氣才能傳送到該節車廂，并依次傳送至最后一節車廂，保證列車主管氣路的暢通。折角塞門開關性能嚴重影響列車行駛安全。目前鐵路貨車修理單位多采用抹漏和傳感器檢測對折角塞門進行氣密性試驗，存在檢測誤差大、無法判定具體漏泄位置、檢測效果不穩定、漏泄量無法精確等問題。

2 現狀分析

現階段鐵路貨車各檢修企業對折角塞門的氣密性檢測試驗，多采用抹漏檢測、壓力傳感器檢測、入水檢測三種方式。

2.1 抹漏檢測

抹漏檢測折角塞門氣密性是檢測人員初期對折角塞門進行氣密性檢測的主要手段。采用該方法對折角塞門進行氣密性檢測時，用抹漏劑涂抹在折角塞門的端口，若能觀察到氣泡溢出，則說明折角塞門出現漏氣，須進行維修或報廢處理。該檢測方式難以判斷微小泄漏，且易發生漏檢。

2.2 傳感器檢測

壓力傳感器是能感受壓力信號，并能按照一定規律將壓力信號轉換成電信號的器件或裝置。此種檢測方式是在折角塞門進行氣密性檢測試驗時，將折角塞門壓緊、密封后，模擬現車使用情況，通過壓力傳感器采值變化判斷折角塞門是否泄漏，無法判斷閥門泄漏位置。

2.3 入水檢測

折角塞門入水檢測氣泡是為了優化折角塞門氣密性檢測的一種檢測手段，主要原理是將閥體沉入水中，模擬塞門現車使用狀態進行氣密性試驗，通過觀察水中是否有氣泡產生，用以判斷閥體是否有漏泄及漏泄的大概位置。該方式可通過水泡產生多少及快慢判斷漏泄量大小，但無法精確量化。

針對以上檢測方式的不足，設計制作一款可以實現精準檢測和量化的折角塞門氣密性檢測系統，提高鐵路貨車的運行安全。

3 系統設計與開發

為了保證檢測系統的準確性和易用性，新型折角塞門氣密性檢測系統結合傳感器檢測及入水檢測方式，設計一套閥體翻轉卡緊裝置，該裝置可實現折角塞門模擬現車安裝狀態，開發出適用于測試折角塞門性能和參數的運行系統仿真程序，并利用空氣動力學仿真原理和多通道多信息數據融合技術進行綜合判斷，精確檢測出折角塞門的性能參數，并且對該閥是否合格做出自動判斷及數據庫記錄

3.1 系統簡介

整套系統包括控制柜和試驗臺兩大部分?？刂乒駜劝C、打印機、電源、控制板卡等；試驗臺包括機架、工位卡具、水槽、風缸管路、壓力表、傳感器、電控換向閥等。圖1 所示為試驗臺整體設計。

在工作過程中，測試程序給控制板卡發出指令，由板卡控制相應電控換向閥動作，試驗臺管路內的壓力發生變化，由傳感器采集并傳遞回控制板卡，通過模數轉換模塊轉換成數字信號反饋到程序中，程序進行計算并發出下一步指令，整個過程形成閉環，實現對被測閥體的精確檢測。

圖1 試驗臺整體設計

3.2 系統特點

（1）每個工位均設置自動卡具，能夠快速完成各個被測閥體的卡緊和密封動作，提高了工作效率。測試程序設計靈活，當一個工位開始工作時，可繼續對另一個工位進行操作，安裝被測物以后，可隨時開始測試，不影響其他正在進行測試工位的工作。3個工位和對應工位的測試程序相互獨立，互不干涉。

（2）入水卡具及水槽材料選用不銹鋼材料，防銹耐腐蝕，延長設備使用周期。

（3）設置有手動按鈕，具有手動操作功能。

（4）采用多通道多線程數據融合技術，可以同時對不同工位上的閥體進行測試，提高工作效率。

（5）測試采用WindowsXP 操作系統平臺，人機界面良好。

（6）實時顯示當前工作狀態及各項測試結果。

（7）獨特的軟件維護設計，可方便地在遠程或近程實現對試驗臺系統的軟件維護和升級。

（8）開放式結構設計，保證不同用戶的使用，適應網絡化管理。

3.3 工作原理

每個工位設置一個單獨的水槽，對應相應的卡具和翻轉裝置，翻轉裝置由手拉閥控制入水和出水動作。3 個工位相互之間沒有聯系，可分別獨立工作。系統采用多通道多線程數據融合技術，可以同時對不同工位上的閥體進行測試，因此，可自由使用不同數量的工位同時工作。

該方式由翻轉機構配合卡具實現閥體入水動作（圖2）。翻轉機構處于水平位置時，按下卡具開關，可以將被測閥體夾緊，然后打開翻轉氣缸開關，完成入水動作。工作時，將被測閥體安裝在卡具上，打開夾緊氣缸開關，推桿伸出，將閥體卡緊。打開翻轉氣缸開關，氣缸桿向上伸出，帶動連桿、折彎件的后部升起，此時彎桿和固定折彎件轉動，使安裝板前端向下翻動，帶動被測閥體浸入水中。工作完成后，關閉翻轉氣缸開關，推桿向下方縮回，帶動安裝板向上抬起。

3.3 設備技術特點

圖2 閥體安裝卡具與翻轉機構

采用獨立水槽的設計方案，卡具可分別控制，測試時單獨執行，不影響其他工位的操作。由于程序可同時開展3 個工位的測試，所以可在某一工位工作時，同時對其他工位進行裝閥、入水、測試等操作，方便靈活。由于工位間相互獨立，所以需要使用3個翻轉氣缸，3 個入水控制開關，水槽的材料用量較多，設備長度較長，約1.5 m。

試驗臺入水機構和水槽使用不銹鋼材料加工，確保設備耐用可靠。設備采用隔離設計方法，將管路及電控換向閥、傳感器等電子器件與帶水的部分隔開，保障人員及設備的安全生產。

設備還設置有手動按鈕，當切換到手動模式時，可以使用按鈕控制電控換向閥的動作，對照壓力表完成手動測試。預留手動模式使整個系統的使用更加靈活。

4 設備的應用與維護

4.1 設備應用

將被測閥體安裝在相應的工位上，在測試系統界面該工位測試框內選擇閥型、人員，輸入編號，點擊“開始測試”，系統自動進行測試。當用戶不想進行檢測后點擊“終止測試”按鈕后系統停止測試。測試完畢，如果測試結果全部合格，點擊保存，數據將存儲在數據庫中，如果有不合格項目，可以點擊取消，不保存數據。

4.2 設備維護

該試驗臺所用元器件對壓縮空氣的潔凈程度要求高，為保證設備正常工作，試驗臺配有過濾器，其塵埃過濾度可達510m，但這是最終過濾，因此要求進試驗臺的風要經過粗過濾，油、水、塵埃的凈化都腰達到一定要求。如僅靠試驗臺所帶過濾器過濾不潔凈壓縮空氣，則會造成過濾器過早損壞，影響試驗。應定期清掃試驗臺各風缸。

5 結束語

隨著鐵路運輸事業的不斷發展，保障在貨運提速后列車運行的安全，是鐵路檢修的責任。新型折角塞門氣密性檢測系統的研究對提高折角塞門氣密性檢測的準確率有著非常大的作用，以中車貴陽公司的實際經驗來看，在使用此新型折角塞門氣密性檢測系統后，檢測工作的效率和準確率提高較為明顯，隨著新型檢測方式的推廣，可以更好地服務生產實際，實現提高質量、保障安全、經濟維修的車輛制動檢修工作總體目標。